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防螨纤维及织物的研究进展

摘要:本文介绍了尘螨的相关知识及其危害,对各种防螨措施进行了归纳,并详细介绍了防螨织物的研究进展情况、防螨织品的效果评价方法及防螨织物开发过程中要注意的几个问题。
关键词:防螨;纤维;织物;研究;进展

1.

2003
年全球哮喘防治策略(GINA)委员会提出全球哮喘病人估计有3亿,2000年我国儿童哮喘患病率为0.5-3%,初步估计中国有1000万左右的哮喘儿童,全国共有2500万左右的哮喘病人,而2000年国内在27城市调查儿童哮喘患病率较1990年上升70%左右。有的大城市则上升了一倍还多。
很早以前人们在接触书柜或衣箱屋尘时就会发生打喷嚏、流鼻涕等情况,知道屋尘可引起过敏反应,但一直不知道主要变应原是什么,直到1969年才知道屋尘中的主要过敏原是螨虫。螨虫是一种对人体健康十分有害的生物,能传播病毒、细菌,可引起支气管哮喘、鼻炎、皮炎、毛囊炎、疥癣等多种疾病。据资料显示,有60%的哮喘病人对尘螨会产生过敏反应,约80%的儿童哮喘起因于尘螨过敏。我国的哮喘病发病率很高,是第二大呼吸道疾病。国外的大量临床研究也发现,儿童早期时家庭中尘螨过敏原的暴露程度与后来发展成哮喘的儿童之间是密切相关的。
据有关部门监测,在上海、北京等生活水平较高的城市,居家中螨虫分布以地毯最多,其次为棉被,再其次为床垫、枕头、地板、沙发等,在这种环境下,可在居室内存活的螨类共有16种之多。调查发现,台湾地区75%住家中都充斥着尘螨,室内每克灰尘隐藏着一万只以上的尘螨,远高于诱发过敏气喘所需要的每克灰尘一百至一千只以上尘螨的浓度。而台湾地区居家室内总螨数分布以地毯最多,其次为棉被、床垫、枕头、地板、及沙发。
屋尘中的住家螨类广泛分布于有人群生活的地方,是强烈的变应原,引起的是全身性变应,包括变应性哮喘、变应性鼻球结膜炎、特应性湿疹/皮炎、变应性荨麻疹等,螨性变应相应占各该病种的80%左右。据估计,50%-80%的哮喘是由尘螨引起的,它还能引起许多种湿疹、干草热、花粉热及其它过敏性疾病。致喘蛋白是螨虫肠内分泌的消化液,其效力十分强烈。对此没有好的治疗方法,只能进行预防,就是必须控制螨虫的数量。
床是人的一个重要休息场所(一生中有1/3的时间在床上。家中的床垫是螨虫的最大来源,因为床垫是提供温暖,潮湿及食物来源的最佳环境。一个普通的使用过的床垫里有10万至1000万的螨虫。一个用了两年之久的枕头,其重量的10%是死去的尘螨及尘螨的粪便。
随着人们生活水平的不断提高,人们更加注意自身居住的家居生活环境,包括床垫、床罩、被褥等家居用品。使用由防螨抗菌纤维制成的纺织品和家居用品,不仅可以抑螨、驱螨,有效防止与尘螨有关皮肤病的发生,还可以抗菌、抑制细菌的繁殖,从而可以达到明显改善人们生活环境的目的。所以研制防螨抗菌纤维就显得很有必要。
近年来,一到高温、多湿的季节,螨类就会大量产生。由其引起的损害情况在各种媒体中被大量提及,并日益成为人们所关心的社会问题。尤其随着人类文明和物质生活水平的不断提高,如空调设备的迅速普及,更使得螨虫问题被作为环境卫生的一个重要问题提到议事日程上来。此外,造成鼻炎和支气管气喘等变应性疾病的原因正是由室内尘埃中的尘螨所引起的。最近,还有许多与这些疾病患者和室内尘埃中螨虫有关的调查研究。
本文介绍了螨虫的相关知识及其危害,将各种防螨措施做一归纳,并重点介绍了防螨织物的研究进展情况及其织品的效果评价方法。


2.
螨虫及其危害[1]
螨虫是小型节肢动物,外形有圆形,卵圆形或长形等。螨虫的体长通常为0.1mm0.5mm,需要在显微镜下才能观察其形态。螨虫生活史可分为卵、幼虫、若虫和成虫等期。幼螨有足3对,幼螨与成螨则有4对。螨虫对人体的危害主要体现在以下几方面:寄生、叮刺或毒螫、吸血、过敏性疾病,并传播疾病,如病毒病、克次体病、细菌病、螺旋体病,对人类的身体健康造成严重的危害。螨虫的种类很多,其中与人们关系密切的有以下几种:尘螨、恙螨、革螨和疥螨。本文主要介绍尘螨及其危害。
尘螨是一种类似蜘蛛及头虱的生物,普遍存在于人类居住场所的尘埃中,是一种强烈的过敏原。尘螨属于真螨目,蚍螨科。在已知的34种尘螨中,与人类过敏性疾病关系最密切的主要有屋尘螨(Dermatophagoides Pteronyssinus)和粉尘螨(D.Farinae)和埋内欧螨(Euroglyphus Maynei)。其体长为椭圆形,身长只有三分之一毫米,肉眼根本看不见。下 尘螨分布广泛,大多营自生生活。尘螨不会咬人,但它们却无处不在,比如床垫、地毯、窗帘、衣服,甚至小孩的绒毛玩具,都可能是螨繁殖的地方。屋尘螨主要孳生于卧室内的枕头、褥被、软垫和家具中。粉尘螨还可在面粉厂、棉纺厂及食品仓库、中药仓库等的地面大量孳生。尘螨是一种啮食性的自生螨,以粉末性物质为食,如动物皮屑、面粉、棉籽饼和真菌等。
尘螨生长发育的最适温度为25±2℃,温度再高时,发育虽能加快,但死亡率随之增高。低于20℃时则发育减慢,低于10℃不能存活。湿度对尘螨数量也起决定性作用,最适宜的为相对湿度80%左右。装备了空调、地毯的房间是其良好的生活环境。尘螨的散布主要通过携带。尘螨性过敏属于外源性变态反应,病人往往有家族过敏史或个人过敏史。至于过敏原的性质,一种意见认为是来自于尘螨的分泌物、排泄物、蜕下皮壳和死亡虫体,尤其是这些代谢产物在细菌与真菌作用下分解为微小颗粒,能在空气中飘浮,易被吸入,都是强烈的过敏原;另一种意见认为尘螨能够汇集屋尘的过敏原,其肠道是一个极好的环境,适于产生过敏原的分解产物,所以螨本身并不是过敏原。尽管过敏原普遍存在于环境中,但其发病的原因主要与体质的特异反应性有关。当吸入过敏原后,机体能产生较多的尘螨特异性IgE抗体,此抗体能渗入呼吸道粘膜,并与相应抗原在肥大细胞和嗜碱性细胞表面相结合,使之成为致敏组织。当再次吸入尘螨性抗原后,在钙离子参与下,导致肥大细胞溃破和嗜碱性颗粒脱颗粒,促使释放多种生物活性物质,导致细支气管的平滑肌痉挛、粘膜水肿、分泌亢进和细支气管阻塞等病变,这属第Ⅰ型变态反应。过敏体质者易产生特异性IgE抗体。
尘螨过敏有以下临床表现:尘螨性哮喘和过敏性鼻炎。

3.
织物的防螨措施
对螨虫的防除措施大致可分为预防措施和驱除措施两种。前者是消极预防措施,包括室内清扫、室内通风、降低湿度等。而后者则是利用热源进行加热处理、干燥,杀死螨虫,或者采用降低室内湿度的物理方法;以及散布防螨整理剂或用防螨整理剂加工而成的纤维达到杀螨或驱避螨虫效果的加工方法。本文对防螨纤维及其织物的生产方法进行着重论述。
防螨织物的生产方法有两种:一种方法是采用防螨整理剂的后整理法。另一种方法则是将防螨整理剂添加到成纤聚合物中,经纺丝后制成防螨纤维;或者对纤维进行化学改性,使之具有防螨效果,此方法目前尚无工业化生产。
3.1
织物防螨后整理法
这是一种常规的技术,其实施方法有喷淋、浸轧、涂层等,该技术的关键在于防螨整理剂的选择和整理剂的配制。从有关的日本专利介绍中可以看出,日本帝人、可乐丽、三菱人造丝、东洋纺公司等大型的纺织公司以及很多的染整公司都参与了这种防螨织物的开发。
例如,将经过褪浆、精练、漂白、丝光加工而制成的纯棉织物以80%的带液率浸在一种处理液[75%的防螨剂与25%的尿素甲醛树脂壁料形成的微胶囊(40%浆料)占5%、聚氨基甲酸酯乳剂占0.5%(固含量40%)、氯化镁占0.3%]。经轧液后在120℃下烘干2分钟,然后再在160℃中烘焙3分钟,便得到具有防螨效果的制品[2 ]
此外,将防螨整理剂分别溶解于页岩焦油A”溶剂,以山梨酸溶胶2942S、庚烷熔胶100和十二烷基苯磺酸钙作为乳化剂,充分搅拌成均一的防螨整理剂乳液。再将此防螨整理剂乳液剂与聚丙烯腈树脂、聚酯树脂、聚氨基甲酸乙酯的乳胶液进行混合,得到防螨处理液。防螨处理液对织物的处理方法如下:将30平方厘米的棉布和涤/棉(6535)混纺布浸渍于200mL的防螨处理液中,用轧液机轧干至带液率为80%,然后在80℃下烘干5分钟,最后再在130℃下热处理1分钟。经过这样的处理之后,能赋予纤维及其织物以耐洗涤性[3]
此外,还可以利用异氰硫乙酸盐的乳液与聚酯共聚体的乳液同浴处理来获得具有耐洗性的防螨效果。聚酯共聚体经非离子或阴离子表面活性剂在水中进行乳化分散后形成乳液。作为防螨整理剂的异氰硫乙酸盐经非离子或阴离子表面活性剂在水中进行乳化分散后形成乳液。涤纶织物在通过浸轧(带液率为80%)、干燥(100℃)之后,再在180℃下热处理1-2分钟,来提高防螨效果的耐洗性[4]
3.2
功能纤维法
通过该方法可赋予纤维材料以防螨性能。具体实施方法有两种:一种是在聚合物聚合过程中添加防螨整理剂,尔后进行纺丝;另一种则是在聚合物纺丝过程将防螨整理剂添加到纤维之中,或对纤维进行化学改性。
例如,分别将通过化学反应在腈纶纤维上接枝铜离子,并接上X-GL金黄C19H24N3+O基团制得的改性纤维和以同样的方法通过化学反应在腈纶纤维上接枝铜离子,并接上X-GBC20H24N3+O基团制得的改性纤维以及其它纤维混合在一起,经过开松、铺网等处理工序,制得具有防螨效果的无纺织物[5]
此外,将含有0.1—0.3%防螨整理剂二苯甲酮的乙烯醋酸乙烯共聚物(8416)和聚丙烯系聚合物混合,得到母粒。然后将这种母粒与聚丙烯系聚合物混合,得到构成皮层成分的聚合物。另一方面,将聚对苯二甲酸乙二酯用作芯成分,与构成皮层成分的聚合物一起,经熔融复合纺丝后,再在125℃下热处理20分钟,从而制得具有防螨效果的复合纤维[6]
日本钟纺公司以腈纶纤维为基材,在其处于凝胶状态时涂以各种防螨整理剂,使防螨整理剂进入到纤维表层之下,提高了其防螨效果。日本东丽公司在开发防螨材料上颇有成效,防螨聚酯纤维“Kepach-f”与具有防螨功效的床垫“CLINIC FUTON”是其系列产品。“Kepach-f”所用的防螨剂是特殊的季胺盐化合物与特定的除虫菊提取物的混合物。用“Kepach-f”与高密织物配合而开发出的“CLINIC FUTON”在日本市场上享有很高的声誉[7]
上海石化股份公司合成纤维研究所与腈纶事业部共同合作,通过将特定的防螨剂经特殊处理后添加到腈纶纺丝原液中进行共混,然后进行纺丝、干燥、定型,制得防螨效果良好的腈纶纤维。经测定,制得的防螨腈纶纤维的耐洗性优良。
东华大学恒逸研究院采用自行研制的防螨剂研制成功了具有防螨和抗菌双重效果的防螨抗菌粘胶长丝,经有关权威测试机构测定,该纤维具有优异的防螨抗菌性能:对螨虫驱避率达到99.9%以上,抗菌率达到99.9%以上。并经过上海医学卫生研究院检测,该纤维具有良好的安全性能。同时,该纤维还具有良好的耐久性和耐后加工性。
除了以上两种方法以外,还可以通过高密织物法来达到防螨效果。这种方法的原理在于防止螨虫的侵入和具有透气性。由于这种方法是以物理方法来实现防螨,所以安全可靠而备受推崇。如东丽公司的“CLINIC FUTON”床垫的封面是由“Antel+u”制成的。 “Antel++u”是一种编织极为紧密的布料,螨虫无法穿透这层织物[7]。据说,英国的斯林柏兰床垫就是一种通过织物的紧密组织结构使螨虫在床垫上无法隐藏生存,而与人体隔离的方法来实现防螨效果的[5]

4.
常用的防螨整理剂[6,8]
目前,纤维及织物加工所使用的防螨剂有:(1)、冰片衍生物,如Markamid 1-20、氰硫基乙酸异冰片酯、IBTA等;(2)、脱氢醋酸,如Anincen CBP;(3)、NN-二乙基间甲苯酰胺,如DEETDEET MC;(4)、芳香族羧酸酯系,如邻苯二甲酸二甲酯、苯甲酸卞酯等;(5)、二苯醚系;(6)、酞酰亚胺系;(7)、拟除虫菊酯类;(8)其它,如天然柏树精油、三氯生(Triclosan)等。

5.
织物防螨整理的几个必要条件
5.1
安全性
防螨整理剂的安全性必须引起防螨纤维及织物开发人员的足够重视。通过对防螨整理剂进行包括口服急性毒性、致突变性实验和防螨纤维或织物的皮肤刺激性实验在内的多重检查,以确认其安全性。要求防螨加工所使用的防螨整理剂必须不影响人体的生理功能,安全性好,尤其是对有变异性体质的人群和婴幼儿的皮肤刺激性为阴性。
同时还要求,经防螨处理的纤维或织物在后道纺织、染整加工、使用过程中不能产生有毒的化合物。
5.2
整理效果的耐久性
制得的防螨纤维及其织物必须耐洗涤。检测防螨耐久性的方法有水洗法和加速实验法。水洗法就是按照一定的洗涤条件(可参照JIS L 0217 103),将防螨纤维及其织物水洗规定的次数以后再测定处理后的防螨效果。加速实验法就是将防螨织物在一定的处理条件下,进行加速实验,如在日光照射下,在81℃的温度下处理48小时,或者用耐晒牢度计(碳弧灯)在63℃下处理80小时等。
通过功能纤维法生产的防螨纤维及其织物的耐久性较好。而通过织物防螨整理法制得的防螨织物的耐久性则相对较差。为此,人们通过采用包括微胶囊化技术、粘合技术、交联技术等在内的各种技术,使防螨整理剂能在纤维表面由于形成一层弹性膜,而具有良好的粘合作用,从而具有较好的耐久性。常用的起粘合作用的成分一般有如下几种:聚丙烯腈树脂、聚酯树脂、聚氨基甲酸乙酯树脂等的乳胶液。
5.3
染整工艺对防螨性能的影响[9]
一般来说,人们经常将防螨纤维与天然纤维进行混纺,以兼顾天然纤维的舒适和防螨性能。但是,普通天然织物的前处理一般都要经过烧碱精练、氯氧双漂、强碱丝光等工序。由于所采用的防螨整理剂可能不耐酸、碱或不耐氧化、还原等,所以由其制得的防螨纤维及织物对染整工艺就会有一些特殊要求。这样就要求在染整加工过程中,要做到既要考虑防螨效果,又要兼顾防螨纤维及织物的特点。否则,会直接影响到防螨织物的防螨效果。

6.
防螨效果的评价[7]
日本服装织品质量性能对策协议会通过对防螨织物的开发现状进行调研,于1998年提出了《防螨织品驱避实验方法》,对螨虫、培养基、饲育条件和计算方法等都做了严格的规定。防螨效果的评价可分为杀螨效果实验和驱避效果实验,如表1所示。

1 防螨织物防螨效果的评价方法
评价分类 防螨实验法 评价标准
螨虫死亡率评价法
螨虫培植法 死亡率在60%-90%以上
殖渣接触法 死亡率在90%以上
螺旋管法 死亡率在50%-90%以上
螨虫驱避率评价法
大阪府立卫生研究所法 驱避率在70%-90%以上
阻止侵入法 驱避率在80%以上
玻璃管法
其它
螨虫增殖抑制率评价法 抑制率在60%以上
螨虫通过率评价法
测定防螨效果时,应选用对防螨整理剂敏感性有显著差异,以及容易从室内检出的螨虫为原则,所以可供实验的螨虫为:(1)、粉蛛螨(Dermatophagoidae farinae,缩写为D.F.;(2)、普通谷螨(Tyrophagus putrescentiae,缩写为 T.P.);(3)、南爪螨(Chelacaropsis moorei,缩写为C.M.)。
杀螨效果实验通常采用日本厚生省标准化的接触实验法,又称夹持法。螨虫驱避效果的评价较多地采用大阪府立卫生研究所法。
以下的测试方法就是参照大阪府立卫生研究所法而建立的。
7只小培皿(直径4cm,高0.6cm),其中1只为中心皿,其余6只培皿围绕中心皿摆放,并须有一处皿壁与中心皿接触,6只培皿两两之间也须有一处皿壁互相接触。将7只培皿摆好后放在粘胶纸板上使其位置得以固定。在中心皿中放入试虫约700~800只,在周围6只培皿内间隔放置经过药物处理和未经药物处理(对照)的待测纤维或织物,使其铺满皿底并达约0.4cm厚,其上各放一直径约2cm的绵纸片,纸片上面各放试虫饲料0.05g 。将固定在粘胶纸板上的这一套试验装置放入一个27cm×13cm×9cm的塑料盒中,加入饱和食盐溶液使盒内湿度保持在75%左右,在恒温室内(25±1)放置24小时。用浮选法将饲料中的试虫分离并收集起来,用水洗法将各培皿及待测纤维上的试虫收集起来。分别记数,按下式计算驱避率:
驱避率(%) = ( 1 - 处理组的试虫数 ) × 100 %
对照组的试虫数

7.

由于防螨织物被加工制成的纺织品等经常与皮肤表面接触,所以应该将安全性始终放置到首位,其次才是防螨效果。为此应该根据纤维的适应性,来使用更安全而有效的防螨整理剂。
本文旨在促进国内相关企业和广大消费者对防螨纤维和织物的了解和需求,让这一新型功能织物为人们创造舒适的家庭生活环境。
参考文献
1.
詹希美 主编,人体寄生虫学,第一版,北京:人民卫生出版社,2001263-277
2.
齐藤 俊夫,具有抗尘螨效果的纤维构造品的制造方法,JP 827671
3.
陶山富义,童天龟三,鹤冈 理文,今关 信行,纤维制品用防螨剂,JP892010
4.
酒井 宏幸,吉村 喜一郎,防尘螨性聚酯纤维制品及其制造方法,JP3234865
5.
陈少军,一种具有杀螨抗菌作用的纺织品及其制造方法,CN 1327094 A
6.
何中琴 译,纤维产品的防螨加工,印染译丛,No.3200052-60
7.
赵家祥,日本防螨织物的发展综述,22001):12-1518
8.
程能林,胡声闻,溶剂手册,第一版,化学工业出版社:北京,198667-69
9.
欧阳燕,张淑芳,李宁,Amicor防螨抗菌床上用品织物的染整工艺,印染,No.7200228-29

 

 

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